大棒热轧材定尺长度的合理控制

摘 要：介绍了江阴兴澄特种钢铁有限公司棒材事业部二分厂轧钢大棒生产线的生产工艺，提出了线膨胀系数对轧件长度的影响，通过锯切预放余量，调整精轧各道次的堆拉关系，以及优化锯切时间来控制轧制节奏以达到对大棒热轧材定尺长度的合理控制。

关键词：轧钢；棒材；定尺率；线膨胀系数

Abstract：

It is introducted the production process Jiangyin Xingcheng Special Steel Co.， Ltd. Bar Division No.2 stick steel rolling production line， put forward the effects of thermal expansion coefficients for rolling length，by sawing the pre-release margin and adjusting finishing rolling each pass heap-Latin America relations，optimizing cutting time to control the rolling rhythm to achieve a reasonable control of the cut length of stick Rolled.

Key words：Steel rolling；bar；fixed length ratio；Linear expansion coefficient

1.生产工艺与设备

江阴兴澄特种钢铁有限公司棒材事业部二分厂轧钢大棒生产线2007年3月建成投产，轧制产品的主要规格是Φ110～Φ350；140～300，定尺长度主要在5.5M～12M之间。

大棒生产线主要设备布置及优势：拥有步进梁式加热炉，加热质量好效率高，操作灵活；粗轧机为二辊可逆开坯轧机，具有较大灵活性，可适应产品规格范围大的特点；精轧连轧机组8机架，采用立-平交替布置，实现了无扭、微张力轧制；在开坯机与8连轧之间为火焰清理机；同时拥有自动表面磁粉探伤和超声探伤设备。

热轧材定尺长度的完成依靠生产线上布置的3台锯机（包含2台固定热锯机和1台移动式热锯）及一台液压剪，设备顺序为1#固定热锯、2#液压剪、2#定尺机、3#可移动式热锯、3#固定热锯热锯、3#定尺机。特点是传动效率高，空载能耗少，依靠锯片传动机构、锯片送进机构和定尺机横移机构完成倍尺和定尺材的锯切。

定尺率是衡量棒材生产的一项重要技术指标。江阴兴澄特种钢铁有限公司棒材事业部二分厂轧钢大棒热轧材定尺长度的控制经过几年的实践，积累了较多的经验，定尺出偏差几率都在较低的范围内，但是仍然存在定尺不合格的现象。经过统计从2014开始每个月的定尺超长和偏短情况如下表所示：

通过表1.1、1.2可以看出，定尺超长、超短的现象还是存在，并且都是批量产生的，严重影响了定尺率指标，进而影响了公司的经济效益。因此本文提出线膨胀系数对轧件长度的影响，通过锯切预放余量，调整精轧各道次的堆拉关系，以及优化锯切时间来控制轧制节奏以达到对大棒热轧材定尺长度的合理控制。

2.线膨胀系数的影响及处理措施

钢材由于温度的变化会存在热胀冷缩的现象，金属的热膨胀系数α是用来表示金属长度尺寸随温度变化的规律，即固态金属的温度改变1℃时，其长度的变化与它在0℃时的长度之比，其定义式可表示为：

Lt为物体在t℃时的长度；L0为物体在0℃时的长度。

实际控制过程中，锯切温度的影响很大，由于大棒材一般都是红钢锯切，由于热胀冷缩，弹簧钢在不同温度下锯切的长度到室温时缩短的量不同，因此操作者需根据温度值、定尺长度、膨胀系数折算好需要放的余量，经验也显得很重要，很多时候还需要现场实际测量。表2.1、2.2所示即为不同温度条件下常见的几种钢种轧件热膨胀长度参数表：

在实际锯切是要根据表2.1来计算要锯切的长度，通过表2.1查找不同钢种在不同温度锯切时的平均线膨胀系数及不同长度定尺轧件的膨胀长度，然后通过下面公式计算轧件要锯切的定尺长度：

Lt=L0〔1+α（t-t0）〕

例如，在500℃时，轴承钢7米定尺轧件的在锯切6米轧件应锯切长度=7000×{1+（500-20）×15×10-6}=7050.4毫米。由此可以看出，在锯切时轧件的膨胀长度不可忽视，在控制定尺长度时，通过计算轧件的膨胀长度来控制锯切预放余量，以此达到合格的定尺率。

3.堆拉关系

在实际生产过程中，为了保证产品尺寸精度，提高轧制产品质量，需要轧制各个机架之间尽量避免张力产生，但是由于各种原因偶尔导致的堆钢和拉钢现象还是不能完全避免，这样累积到成品轧槽则会造成时而充满、时而未充满，引起脉冲当量的数值不断变化，从而导致倍尺、定尺长短不稳定，因此为了保证定尺长度的控制，要严格控制好堆拉关系。

轧线各道次间理想状态是无张力轧制，即秒流量相等，而实际上不可能达到这一状态。要想保证的堆拉关系是精轧及八连轧各架轧机内维拉、机组间微堆的状态，然后在靠近成品的几架轧机使用活套中补偿一定的张力，轧出较为均匀的成品。兴澄特钢棒线材事业部二分厂轧钢大棒生产线采用远程与就地控制结合，远程控制即通过对相邻两工作机架中上游机架的电机转矩进行检测，并加以存储记忆，形成表示钢坯内张力大小的张力实际值，它与设定的张力给定值的偏差，通过比例、积分控制校正上游机架的速度来协调上下游机架之间的关系，以实现堆拉关系控制；就地是通过轧制过程中轧钢工在轧制现场对钢材进入各道次轧机前后进行观察，一旦出现堆钢或拉钢现象立马通知远程控制操作工，通过调整轧机的转速来调节转矩以达到堆拉关系的控制。并且在实际生产中每个规格在生产时都会有一支调试坯，通过对调试坯尺寸的测量只有在尺寸合格时才会连续生产，以此达到对定尺的控制。

4.轧制节奏控制

由于轧制节奏对温度的影响比较大，而温度不仅会影响轧制产品的质量，而且会对定尺尺寸控制造成影响。在大棒生产线生产过程中，轧制节奏主要受粗轧机轧制时间和定尺锯切时间的影响，粗轧机轧制时间主要由轧制工艺制定的轧制道次影响，而定尺锯切时间可以通过优化锯切方式来控制。

在生产过程中，根据产品的轧制尺寸及用户要求的定尺长度锯切产生的支数跨度为1～6，因此锯切时间也会有很大变化。当锯切支数较少时可以只采用一台热锯锯切，而支数稍多时可以采用1#热锯锯倍尺，3#热锯锯定尺来加快锯切节奏，当产品轧制尺寸较小，并且定尺长度小时，锯切支数最多会达到6支，这时锯切时间较长会严重影响轧制节奏，并且经过精轧后的钢材在成排辊道上等待时间较长，钢温度会降低，不仅会影响定尺长度的稳定，而且还会影响下线如缓冷坑的温度，经过各个班组经验积累，采用两支一起锯切，不仅大大加快了锯切时间，而且很好的保证了钢材的温度。根据工艺室的工艺制度和现场工作人员的经验积累，得出的目前大棒轧制节奏规范如下：

轧制节奏可以根据情况按照Φ110-Φ170±30s控制，Φ171-Φ260±30s，≥Φ280按照上述节奏轧制；中间规格轧制节奏按照就近原则控制，如Φ133.35按照Φ130节奏控制、Φ135按照Φ140节奏控制；轧制节奏为理论计算和生产实际跟踪得来，规定是为了均衡各班生产节奏。 违反要求的都会进行考核。所以热锯的锯切温度范围都比较稳定，操作工的控制也就相应简单一点。

5.结论

大棒热轧材定尺长度的合理控制对企业生产至关重要，尤其是定尺合格率的控制，精确地控制好热轧材的定尺长度能为钢材创造更大的经济效益。为了减少定尺超长、超短的批数，本分厂对非尺产品进行了长时间的追踪及原因分析，提出线膨胀系数对轧件长度的影响，通过锯切预放余量，调整精轧各道次的堆拉关系，以及优化锯切时间来控制轧制节奏以达到对大棒热轧材定尺长度的合理控制，2014年下半年的非尺批数明显得到控制。但是仍然还有不足之处，今后还应采取有效措施继续加以改进。